Purifi Audio PTT4.0W04-01A midwoofer

• Упаковка - надежная упаковка из прочного глянцевого картона с духцветной печатью. Внутри динамик фиксируется при помощи картонных вставок вокруг корзины и вспененного полиэтилена вокруг магнита. В комплект поставки также входит уплотнительное самоклеещееся кольцо из вспененной резины
• Качество изготовления - все на самом высоком уровне. Никаких следов клея, царапин, грязи и пыли, пятен и вмятен на диффузоре, сколов на ферритовом магните, щелей и перекосов. Придраться не к чему.
• Корзина - литая из алюминиевого сплава с черным микротекстурным порошковым покрытием. Акустически очень прозрачная, ажурная. Крепится при помощи клея и четырех винтов. 
  Интересная деталь - основание корзины, которое крепится к магнитной системе, не сплошное кольцевое, как у всех динамиков, а с разрезами между ребрами жесткости. А все дело в том, что замкнутое проводящее основание корзины является короткозамкнутым витком, который вносит ассиметрию в магнитное поле при большом ходе диффузора, поэтому его сделали разрезным. Даже такой, вроде бы, мелочи уделено внимание при разработке
• Верхний и нижний фланцы магнитной системы - обычные металлические, окрашенные в черный цвет - надеюсь, для улучшения теплоотвода, и в красный цвет - сугубо дизайнерский ход.
• Магнит - обычный ферритовый, ничего особенного.
• Подвес - очень необычный. Материал - резина NBR. По форме напоминает чередующиеся горные хребты, четыре хребта смотрят наружу и четыре внутрь. Подвес получается абсолютно симметричным относительно плоскости фланца корзины. В этом принцип PURIFI Neutral Surround - он симметричный, в отличие от обычных полукруглых подвесов, благодаря чему эффективная площадь излучения остается постоянной на всем протяжении хода диффузора. В полукруглых подвесах площадь излучения увеличивается во время движения диффузора внутрь и уменьшается при движении наружу, внося дополнительную нелинейность в процесс излучения звука.
• Диффузор - изготовлен из целлюлозы с добавлением длинных синтетических армирующих волокон. Колпачок вогнутый, из того же материала. Материал очень плотно спресованный и при постукивании пальцем дает отзвук, говорящий о большой жесткости мембраны. Профиль диффузора имеет едва заметную кривизну, можно сказать почти прямолинейный. С тыльной стороны у основания диффузор имеет шесть отверстий для вентиляции подколпачкового пространства.
  Еще одна необычная деталь - по всей окружности края тыльной стороны диффузора приклеено ребро жесткости с треугольным профилем из того же материала. Этот элемент существенно повышает жесткость диффузора и призван решить извечную проблему резонанса "подвес-край мембраны". 
• Подводящие провода - посеребреные, подключаются к позолоченным клеммам, запресованными в обойму из термореактивного пластика, который не должен плавиться при пайке. Клеммная колодка смотрится гораздо солиднее по сравнению с той, что в PTT6.5W04-01A. 
• Центрирующая шайба - из материала "BIMAX". Популярный нынче материал, отличается повышенной устойчивостью к механическим нагрузкам и долговечностью. Применяется, как правило, в топовых моделях динамиков.
• Каркас звуковой катушки - изготовлен из стеклотекстолита. Тоже популярный непроводящий материал, позволяющий избежать дополнительных потерь от вихревых токов, как в случае алюминиевых каркасов, и сохранить высокую механическую добротность подвижной системы. Каркас без вентиляционных отверстий.
• Звуковая катушка - визуально очень длинная, типа "оверханг", четырехслойная, намотанная омедненым алюминиевым проводом и имеющая переменный шаг намотки. Видимо, это тоже один из секретов получения высокой линейности BL(x) и Le(x).

В целом, за счет меньшей и более жесткой корзины, по сравнению со старшим братом, PTT4.0W04-01A выглядит и ощущается в руках эдаким "крепышем", отчего выигрывает в тактильных ощущениях. А с учетом новой клеммной колодки и красного фланца - мои симпатии явно на его стороне.

  Частотная характеристика импеданса

На верхней диаграмме изображены импедансные кривые мидвуфера до разминки и после разминки. Пурпурная - до разминки, зеленая - после.

Нижняя диаграмма - то же самое, только в увеличенном масштабе.

Сразу из коробки резонансная частота и полная добротность составили соответственно Fs=42.39 Гц и Qts=0.3411, что немного выше паспортных значений 38 Гц и 0.3. Отличия совсем несущественные и вызваны небольшим отклонением гибкости подвеса, что подтверждается тенденцией снижения добротности при понижении резонансной частоты.

После разминки Fs и Qts снизились и спустя 8 часов стабилизировались на уровнях  Fs=39.03 Гц и Qts=0.3162, что практически совпадает с заявленными значениями.

Механическая добротность Qms составила 4.78, что даже немного выше, чем в даташите (4.5) и свидетельствует об очень низких потерях в подвижной системе динамика.

Кривая импеданса идеально гладкая во всем частотном диапазоне, за исключением маленького горбика в районе 480 Гц. Очень нехарактерная частота для появления проблем в 4" мидвуфере, обычно что-то начинает происходить гораздо выше. После разминки этот горбик съехал вниз до частоты 410 Гц. Наиболее вероятной причиной может быть резонанс подводящих проводов, частота которого понизилась после их размягчения. Несмотря на этот горбик, никаких паразитных следов его проявления как на АЧХ в ближнем поле (20 мм), так и на диаграммах нелинейных искажений не обнаружено. В остальном все идеально.

Рост импеданса на высоких частотах немного выше, чем в динамиках с двухслойными катушками, из-за более высокой индуктивности. Этот факт сам по себе не имеет большого значения, если обеспечивается постоянство индуктивности и импеданса в любом положении диффузора. 

Частотная зависимость импеданса - визитная карточка динамика и говорит об очень многом. В данном случае о подвижной системе с малыми потерями и прекрасно сбалансированном диффузоре с хорошим мотором. Отлично!

  Осевая  АЧХ

Измеренная средняя чувствительность в диапазоне от 300 Гц до 800 Гц совпадает с заявленной 84.3 дБ. АЧХ практически полностью соответствует даташитной, за исключением небольших отклонений вокруг 250, 400 и 800 Гц. Эти измерительные погрешности обусловлены дифракционными искажениями моего измерительного щита конечных размеров. На диаграмме выше приведен эффект влияния кромок щита на измеряемую АЧХ для конкретной точки крепления мидвуфера PTT4.0W04-01A. Как видим, отпечаток от щита четко прослеживается на измеренной АЧХ. Ошибка небольшая, не более 1 дБ. Я так скрупулезно обращаю на это внимание, потому что тестируемый мидвуфер стОит того, чтобы его рассматривали "под микроскопом". 

АЧХ очень ровная в диапазоне вплоть до 700 Гц, после чего начинает плавно спадать, опускаясь на частоте 1.6 кГц аж на 4 дБ. После этого начинается плавный подъем вверх, заканчивающийся резонансным пиком мембраны на 5 кГц. Этот пик одиночный, невысокой добротности и гладкий с обеих сторон, поэтому его коррекция в кроссовере не вызовет никаких проблем. На слух он довольно ощутимый, поэтому бороться с ним однозначно придется.

Кстати, относительный провал АЧХ в диапазоне 900 - 2500 Гц не должен сильно пугать, а даже может оказаться полезным при работе мидвуфера в реальном корпусе с узкой передней панелью, так как обычно в этом диапазоне появляется первый дифракционный горб высотой до 3 дБ, который частенько приходится давить режектором. Так что, если повезет, может получиться неплохая автокомпенсация. 

Благодаря дополнительному кольцевому ребру жесткости с тыльной стороны мембраны полностью решена типичная проблема краевого резонанса мембраны и подвеса в области 2 кГц, как и нет никаких признаков серьезных брейкапов.

Как может показаться на первый взгляд, хоть и немного непривычная, но довольно гладкая, без косяков, и удобная в практическом применении АЧХ.

  Внеосевые АЧХ (315 мм)

Внеосевые АЧХ такие же гладкие, как и осевая, и монотонно спадают с увеличением угла отклонения. Никаких скрытых резонансов не обнаружилось. Поведение внеосевых характеристик гарантирует использование мидвуфера как минимум вплоть до 3 кГц.

  Нелинейные искажения  (315 мм)

Выше приведены зависимости гармонических искажений при средних уровнях звукового давления 84 и 99 дБ. На этих диаграммах анализируем диапазон частот от 200-300 Гц и выше. Все, что ниже, нужно смотреть на измерениях в ближнем поле (20 мм), они гораздо более точные.

Всплески искажений в диапазоне 100-200 Гц гарантированно не относятся к мидвуферу, а обусловлены резонансами измерительного щита, побороть которые мне так и не удалось. Насчет всплеска искажений в области 240 Гц одназночного мнения нет. У меня было поначалу подозрение на резонансы щита, но последующие измерения в ближнем поле показали, что все-таки что-то происходит в этом диапазоне. К слову, при измерениях в ближнем поле в моей измерительной установке жесткость щита и крепления мидвуфера гораздо выше.

Сказать, что результаты измерения нелинейных искажений меня удивили - все равно, что ничего не сказать. Дно пробито. Это самые низкие искажения для 4" мидвуфера, которые мне приходилось встречать до сих пор. Уровень звукового давления 99 дБ для такого малыша это совсем не шутка, и даже при таком давлении средний уровень искажений не превышает 0.3% (-50 дБ)!!!

Я думаю, что этот динамик скорее сгорит или разорвется на куски прежде чем он сможет существенно исказить звук. Браво! 

  Нелинейные искажения  (5 мм - 20 мм)

В связи с особенностями измерительного стенда, для анализа нелинейных искажений мидвуферов в диапазоне частот до 200-300 Гц корректнее использовать результаты, полученные при измерениях в ближнем поле на расстоянии от 5 до 20 мм от диффузора. Диаграмма демонстрирует искажения при напряжении 8 Вольт.

Я бы оценил уровень искажений как "очень низкий" для 4" мидвуфера. Потенциальный нижний предел динамика в акустическом оформлении около 45-50 Гц и до этой частоты даже при напряжении 8 Вольт он держится очень достойно. В акустическом оформлении это соответствует звуковому давлению приблизительно 91 дБ/1 м.

C 4"-ми конкурентами PTT4.0W04-01A сравнивать не имеет смысла, поэтому, я сравнил его возможности в диапазоне ниже 100 Гц при одинаковом звуковом давлении со всеми 5" мидвуферами, имеющимися в моей базе данных. Конкурировать с ним смогли только 5" мидвуферы SB Acoustics SB15NBAC/MFC/NRX-30. По уровню гармонических искажений они примерно на одном уровне. SB15 чуть лучше выше 60 Гц, в то время как PTT4.0 сильнее ниже 60 Гц. По-моему, это отличный результат для динамика с площадью мембраны всего 57 см2 против 82 см2. 

Я привел этот пример для того, чтобы те кто собирал двухполосные АС на базе различных 5" динамиков, могли себе представить минимально возможный потенциал звучания крошечных двухполосок на базе 4" PTT4.0W04-01A. При этом я пока умалчиваю о интермодуляционных искажениях и прочих прелестях мидвуфера с маленькой мембраной.

  Интермодуляционные искажения

Измерение интермодуляционных искажений - один из способов анализа нелинейности устройства. Он является не альтернативным, а дополнительным методом и позволяет выявить спектральные компоненты негармонической структуры, гораздо более вредные для качественного звуковоспроизведения и к которым наш слух более чувствителен. 

В работе Bruno Putzeys "Distortion, The Sound That Dare Not Speak Its Name"  очень хорошо описаны механизм возникновения интермодуляционных искажений в мидвуфере, а также один интересный эксперимент, который может проделать каждый. Суть его в одновременной подаче на басовый динамик музыкального сигнала с певучим, а не речевым (для лучшей слышимости эффекта), мужским или женским вокалом, или же скрипки, кларнета, и синусоидального синала частотой, к примеру, 30 Гц, уровень которого можно регулировать. Низкочастотный сигнал вызывает большую амплитуду колебаний диффузора, что приводит к появлению нелинейности подвеса и силового фактора. Нелинейность подвеса приводит лишь к появлению гармонических искажений низкочастотного сигнала и никак не отражается на воспроизведении средних частот, в то время как модуляция силового фактора ведет к изменению чувствительности динамика для средних частот, что проявляется в амплитудной модуляции голосового диапазона басовыми нотами. Проделайте сами подобный эксперимент и вы будет очень удивлены насколько сильно слышны интермодуляционные искажения и как они растут при увеличении низкочастотной составляющей. Возможно, это станет для вас большим открытием.

Для тестирования выбраны частоты 30 Гц и 255 Гц. При таком соотношении (1:8.5) вклад Допплеровских искажений ещё не является доминирующим и ещё можно наблюдать вклад амплитудной модуляции. Кроме того, это вполне реалистичная ситуация, встречающаяся как в двух, так и в трехполосных системах. Измерения производились для разной амплитуды смещения диффузора на частоте 30 Гц.

PURIFI PTT4.0W04-01A

Оценить уровень каждой спектральной компоненты первой пары боковых компонент можно при помощи следующей формулы [http://www.linkwitzlab.com/frontiers.htm#J]:

As(dB) = 20*log₁₀(pi*A1*f2/c), где pi=3.14, A1- амплитуда колебаний нижней частоты в метрах, c=343 м/с, f2 - частота несущей

 

Применяя последнюю формулу, мы получаем максимальный уровень спектральных компонент, соответствующих допплеровским искажениям, примерно следующий:

d.f. (3 mm) = -43.1 dB

d.f. (6 mm) = -37.1 dB

d.f. (9 mm) = -33.55 dB

 

Если измеренные боковые спектральные компоненты выше этих значений, то преобладающей является нелинейность динамика и амплитудная модуляция, если ниже, то допплеровские искажения.

 

Оценим характер искажений PTT4.0W04-01A для разных амплитуд сигнала 30 Гц:

 

Для 3 мм -  (-10.29-(-49.5))=-39.21 дБ для суммарной и -41.71 для разностной компоненты

Для 6 мм -  (-9.91-(-41.7))=-31.79 дБ для суммарной и -35.09 для разностной компоненты

Для 9 мм -  (-9.46-(-37))=-27.09 дБ для суммарной и -30.54 для разностной компоненты

 

С учетом погрешности измерений, можно сказать, что спектральный состав интермодуляционных искажений для PTT4.0W04-01A при амплитудах модулирующего сигнала 30 Гц от 3 мм до 9 мм говорит о незначительном (от 2 до 6 дБ) преобладании интермодуляционных искажений над допплеровскими. Я считаю это очень хорошим результатом.

 

Производитель также приводит в даташите (Figure 9) измерения интермодуляционных искажений для пары частот 30/255 Гц при уровне звукового давления 75 дБ/1 м, что соответствует амплитуде смещения мембраны около 5 мм на частоте 30 Гц. Как видим, заявленный ими уровень боковых компонент составляет минус 42 дБ, что заметно расходится с полученными мной результатами для близкой амплитуды 6 мм - от минус 31.8 до минус 35.1 дБ. Это странно, так как для амплитуды 5 мм допплеровские компоненты составляют минус 38.7 дБ и должны определять нижний порог. Я задал вопрос производителю и получил ответ:

Lars Risbo : Morten Holvarsen повторил измерения, используя установку Klippel, и получил снова точно такие же результаты. Он также измерил амплитуду смещения мембраны при помощи лазера и она совпала с теоретической с точностью до 1 дБ (в сигнале также присутствуют гармоники частоты 30 Гц, влияющие на амплитуду).

Оставшийся вопрос - почему мы измеряем IMD ниже Допплеровского минимума. Мы выполнили математическое разделение сигнала на АМ и ЧМ компоненты и заметили, что ЧМ компонента часто выше, чем боковые компоненты в необработанном FFT. Это выглядит как АМ и ЧМ компонетны могут компенсировать одна другую в некоторой степени. 

  Гармонические искажения тока звуковой катушки

Этот новый вид измерений, несмотря на свою простоту, является прекрасным инструментом для оценки линейности мотора динамика. На диаграмме выше приведены частотные зависимости 2й, 3й, 4й и 5й гармоник тока звуковой катушки при напряжении 2.83 Вольта. Результаты близки к даташитным.

Нелинейность тока - это прямая нелинейность механической силы, приводящей в движение диффузор динамика, так как эта сила связана с током простым соотношением F=B*L*I, где B - сила магнитного поля, L - длина провода звуковой катушки в магнитном зазоре, а I - ток. Так что, в принципе, получить искажения по звуковому давлению ниже, чем искажения тока в диапазоне частот, где вклад нелинейности самой подвижной системы становится пренебрежительно малым ( в нашем случае выше 150 Гц), практически невозможно.

Почему наблюдается резкий рост искажений ниже 150 Гц? Позволю себе процитировать слова одного из разработчиков динамика из личной переписки:

Lars Risbo : Искажения тока ниже 200 Гц обусловлены главным образом нелинейностью подвижной системы : движение контролируется подвесом  (Kms(x) и Bl(x) ) и отражает рост нелинейных искажений, наблюдаемый на низких частотах. Амплитуда падает с частотой по обратноквадратичной зависимости, а третья гармоника также падает с амплитудой по закону второй степени. Следовательно, третья гармоника падает очень быстро с ростом частоты.

Выше 200 Гц доминируют искажения, вызванные гистерезисом ферромагнитных материалов (железа) вокруг звуковой катушки. Эти искажения точно такие же, какие бы имели место в том же динамике с намертво зафиксированной в магнитном зазоре катушкой. 

Одним из отпечатков гистерезисного искажения является то, что коэффициент искажения нечетных гармоник очень медленно изменяется с уровнем. Вот почему мы также измеряем токовые искажения в зависимости от уровня, чтобы выявить эти медленно меняющиеся искажения

Я бы оценил уровень токовых искажений как "очень низкий". Чтобы дать такую оценку, я произвел подобные измерения для всех высококлассных динамиков, имеющихся у меня в наличии. Сомнений нет - PTT4.0W04-01A и PTT6.5W04-01A обладают лучшими моторами в мире на сегодняшний день. В ближайшее время я обновлю на сайте ранее опубликованные измерения динамиков известных брэндов и вы сами сможете в этом убедиться.

  Переходная характеристика

Переходная характеристика демонстрирует отличную скорость нарастания и быстрый спад. Возвращение в состояние покоя также происходит плавно.  Колебательный процесс на вершине переходной характеристики является временнЫм отражением резонансного пика АЧХ на частоте 5 кГц.

  Водопад

Водопад демонстрирует те же эффекты, что и переходная характеристика, вдобавок обнажая скрытые резонансы, которые сложно разглядеть на других видах измерений. В данном случае никаких побочных резонансов, кроме основного на 5 кГц, не наблюдается. Как я уже упоминал, добротность резонанса не очень высокая, поэтому гребень на водопаде не очень протяженный и уже через промежуток времени 2.5 мс снижается до порога заметности. 

  Слуховые  впечатления

Характер звукового почерка у PTT4.0W04-01A очень детальный и прозрачный, больше на холодной, чем на теплой стороне. Нейтральный, без какого-либо окраса. Мне кажется, что они ближе по звучанию к динамикам с твердыми мембранами, но при этом не теряют тембральных оттенков, присущих динамикам с бумажными мембранами. При этом напрочь отсутствует мягкость и  "вуаль", характерная для мидвуферов с более мягкими диффузорами. Очень динамичное и контрастное звучание. Удивительно низкий аэродинамический шум даже при амплитуде 10 мм на частоте 30 Гц.

Во время проведения измерений я нейтрализовал резонансный пик на 5 кГц и немного скорректировал наклон АЧХ, после чего внимательно прослушал несколько композиций для тестирования работы в среднечастотном диапазоне. Могу сказать, что несмотря на большую для такого размера массу подвижной системы, воспроизведение средних частот отличное. Очень детальное, ясное, прозрачное и натуральное. Супер!

  Рекомендации  по  применению

Увидев весной на сайте компании параметры предварительно анонсированного PTT4.0W04-01A, я долго раздумывал что делать с этим динамиком и кому он вообще нужен.  4" мидвуфер с чувствительностью 84 дБ... Ну что он может? Разве что в настольные компьютерные колонки или в какой-нибуль саундбар. Однако, познакомишись с ним поближе, я понял, что этот малыш с серьезными бицепсами и своим выходом твердо продвигает на рынок философию компанию Purifi , которую я бы назвал "Большой звук из маленькой коробки". Если раньше, в 50-60х годах прошлого века господствовала концепция больших короткоходных басовиков в гигантских ящиках, то эволюция, особенно в последние десятилетия с появлением миниатюрных гаджетов, неуклонно ведет нас ко все более компактным системам. Благодаря достижениям в области электроники ватты стали доступными и дешевыми - класс "Д" в усилителях уже совершил революцию, а с появлением таких настоящих "длинноходов"  как PTT4.0W04-01A и PTT6.5W04-01A высококачественные акустические системы должны стать еще компактнее. 

Основное назначение PTT4.0W04-01A - использование в компактных двухполосных акустических системах самого высокого класса. Работать может вплоть до как минимум до 3-4 кГц. Низкочастотное оформление, по-видимому, категорически типа "пассивный излучатель". Если для PTT6.5W еще можно рассматривать фазоинвертор, то для PTT4.0W труба уже точно никак не влезет в корпус. Четвертьволновый резонатор возможен, но теряется весь шарм миниатюрной акустики, когда всего из 5 литров вы чудом получаете уверенную нижнюю граничную частоту 50 Гц.

Я уже говорил, что этот мидвуфер очень хорошо отыгрывает среднечастотный диапазон, поэтому, его можно использовать и как среднечастотное звено в высококачественной трехполоске. В пассивных АС это будет не очень уместно из-за низкой чувствительности, разве что в конфигурации W-MM-T-MM-W, а вот в активной системе с пополосным усилением - добро пожаловать!

Я нашел подходящий и недорогой вариант пассивного радиатора, который мог бы подойти для этого мидвуфера - SB15SFCR-00 и немного посимулировал в программе VituixCAD (еще раз огромный респект разработчикам, программа просто супер!). Ниже приведены результаты симуляции для ящика объемом всего 5 литров. Нижняя граничная частота по уровню минус 3 дБ получилась 50.4 Гц, а максимальный уровень звукового давления на 50 Гц составил 98 дБ!

На прошлогодней мюнхенской выставке HighEnd-2019 я поблагодарил компанию Crystal Cable за лучшие двухполосные АС - Arabesque Minissimo Diamond. Это компактные полочники с 5" мидвуфером ScanSpeak 15WU/4741T00. Я прекрасно знаю этот мидвуфер и, несмотря на формально заявленный производителем линейный ход +/- 9мм, дела с искажениями ниже 100 Гц обстоят у него не очень здорово. Интересно, смоги бы PTT4.0W04-01A составить ему достойную конкуренцию в подобной АС?

Не знаю как вы, но для себя я уже точно решил собрать и протестировать в ближайшее время на деле суперкомпактную двухполоску на базе PTT4.0W04-01A. 

PTT4.0W04-01A в оформлении "Пассивный излучатель"

 

  Цена  и  где  приобрести

Приобрести мидвуферы PTT4.0W04-01A в Европе можно прямо у компании PURIFI через онлайн интернет-магазин

На северо-американском континенте в интернет-магазине madisound.com

Розничная цена (без НДС) - порядка $290/шт

  Резюме

Тестирование подтвердило практически полное соответствие всех измеренных параметров заявленным. 

Измеренные характеристики позволяют отнести PTT4.0W04-01A к самому высокому классу 4" мидвуферов. На самом деле, на сегодняшний день это лучший в мире мидвуфер в своем классе. Если вам близка концепция "Большой звук из маленькой коробки", то лучшего варианта просто не найти.  Браво, PURIFI !

Итак, что можно отметить:

• низкая чувствительность - 84.5 дБ/2.83 Вольт/1 метр
• очень большой линейный ход - 8.5 мм на одну сторону
• действительно работающая технология "нейтрального подвеса"
• жесткий бумажный диффузор с отсутствием серьезных брейкапов
• гладкая АЧХ
• очень низкие гармонические искажения
• очень низкие интермодуляционные искажения
• великолепное качество изготовления
• возможность использования в 2-х полосных АС вплоть до частоты 4 кГц

 

С более подробными результатами измерений можно ознакомиться здесь.

Евгений Кожушко/28.10.2020